基于指纹识别的图书馆借阅管理系统设计
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）05-0178-03
目前，在高校图书馆借阅系统中，普遍采用借阅证条形码技术和智能卡（IC）技术对读者信息进行管理，而对于读者身份的合法性仍然依靠人工进行识别。这种管理方式随着数字技术的发展越来越暴露出它在读者权利保护方面的缺陷。为了使读者的权益尽可能的不受侵害，开发一种能够实现读者身份自动识别的图书借阅系统是非常必要的。
1 传统借阅证的安全问题
（1）读者身份识别精准度不高。在日常的图书借阅行为中，读者身份识别是通过借阅证条码的识别（或非接触式IC卡的用户名（或ID）+密码）+借阅证（或IC卡）上照片与真人的人工比对来实现的。由于受借阅证照片的拍摄时间、质量、借阅证的受损程度等的影响，容易导致读者身份识别的错误。
（2）读者的权益容易受到侵害。由于保管不善而导致的借阅证丢失、损坏、被盗、被冒用、被伪造、被借等现象的发生，使图书馆工作人员和读者之间容易产生误会和矛盾，也使读者蒙受损失。
（3）读者隐私得不到较好的保护。借阅证的密码存在易忘、易盗的隐患，一旦密码被盗，读者的个人信息和借阅信息将被泄露，登录密码将会被非法删改，从而导致读者无法正常登录使用。
（4）读者的图书借阅受到限制。为了保证学校读者的借阅权，大多数高校图书馆规定读者在进入阅览室或借阅图书时都必须出示借阅证，这给忘记携带借阅证或丢失借阅证的读者带来了极大的不便，不仅影响了读者的借阅情绪，也不利于图书馆资源的利用，有悖于图书馆读者至上的原则。
传统图书馆管理系统中的身份认证存在的缺陷不仅给读者带来麻烦和损失，也给图书馆工作人员带来一定的困扰，针对传统借阅证存在的问题，本文提出了一种基于指纹识别技术的图书借阅管理解决方案，即将指纹识别技术嵌入到图书馆读者管理系统中，采用计算机指纹识别技术对读者身份进行识别，从而减少人工识别的失误，有效地杜绝各种非法使用借阅证的事情发生。
2 指纹的特点
相对于其他生物识别如虹膜识别、语音识别，指纹识别具有如下优点：
（1）唯一性：任何一个人的任何一个指纹都是独一无二的，因此，任何两个指纹也不可能完全相同。
（2）稳定性：指纹不会因年龄的增长、体形和环境的变化而改变。
（3）准确性：在所有的生物特征识别技术中，指纹识别的失误率目前约为一百万分之一，仅次于虹膜识别技术。
（4）真实性：指纹具有与主体不可分离性，即对主体身份的识别是真实的。
（5）可采集性：指纹可以通过一定的设备和手段进行采集。
（6）不可逆性。指纹图像可转为数字信息，但数字信息无法还原成为指纹图像。
（7）安全性。指纹的唯一性及真实性决定了它无法盗用、借用、伪造和替代，且不会遗失、遗忘、不须专门携带。
基于指纹的上述特点，指纹识别一直被视为身份鉴定的可靠手段。随着相关支持技术的逐步成熟，指纹识别技术已经广泛应用于刑侦领域、医疗、金融、数据通信等领域。近年来，国内一些高校图书馆也开始尝试将指纹识别技术具体应用到图书馆。如河北建筑工程学院图书馆自行开发了“图书馆读者指纹管理系统” 实现了图书馆读者的无证化管理。利用指纹识别技术与图书馆信息管理系统相结合，对保证读者权益不受侵害具有十分重要的意义。
3 指纹识别原理及系统设计
基于指纹识别的图书馆借阅管理系统是对现有图书馆管理系统进行修改，用指纹识别技术代替当前用于身份识别的借阅证。采用VB.NET技术和SQL Server 2008 R2作为后台数据库，实现图书馆读者信息管理、读者指纹登记和比对、图书馆读者信息查询管理等功能。该指纹识别系统能够代替原来借阅证所具有的功能，并有效地提高系统的安全性及工作效率，最终实现读者管理无证化、信息化。若将该系统的读者信息数据库与图书馆系统的图书数据库相关联，则可以用该系统代替当前的图书馆借阅管理系统，实现指纹借阅。
3.1 指纹识别原理
指纹识别技术主要是通过分析指纹的局部特征，从中抽取详尽的特征点，确定两枚指纹是否来自同一枚手指，从而可靠地确认个人的身份。就指纹识别算法而言，国内外许多学者对指纹识别技术作了大量的研究，出现了很多不同原理的指纹识别算法。就指纹识别的过程而言，一个指纹识别系统一般包括四个部分：指纹图像采集、指纹图像预处理、指纹图像特征提取、指纹图像匹配。指纹采集就是对手指指纹图像的获取和存储；指纹图像预处理就是对低质量的指纹图像采用一定的算法进行处理使其纹线结构清晰化；指纹图像特征提取就是去除引起预处理图像发生畸变的伪特征点；指纹匹配就是对用户身份进行认证。
指纹识别的一般过程框图如图1所示。
3.2 系统的设计
3.2.1 软件界面及模块设计
本系统界面采用Visual Basic设计，系统界面由闪屏界面、登录界面、主界面、添加用户界面、修改密码界面、编辑读者信息界面、读者身份验证界面、读者登记查询界面组成。主界面如图2。
3.2.2 读者信息编辑模块设计
读者信息的编辑主要包括读者信息的添加和修，读者信息的流程图如图3所示，修改读者信息流程图如图4所示。编辑读者信息运行界面如图5。 3.2.3 读者身份验证模块设计
本系统读者身份的验证是采用1∶N匹配方法，当用户登录系统时，不需要输入身份信息，只需要在指纹识别仪上输入自己的指纹，系统自动根据预定规则从指纹数据库中检索并与当前输入的指纹特征进行匹配，直到匹配成功后，输出相应的信息，如果在数据库中找不到能与当前指纹匹配的指纹特征，则拒绝该指纹，返回提示信息。读者借阅流程图如图6所示，归还图书流程图如图7所示。读者身份验证运行测试图如图8。
3.2.4 读者登记信息查询模块设计
读者登记信息查询模块主要功能是图书馆工作人员用于对读者借阅情况的查询，读者借阅信息查询流程图如图9所示，读者登记查询测试图如图10。
经反复测试，该系统从指纹识别、图书借阅到时读者借阅信息查询的所有信息都完全一致，表明该系统完全可以替代原来的借阅证管理系统，实现无证化、信息化的管理。
4 结语
本系统利用指纹识别技术与图书馆信息管理系统相结合，实现了基于指纹自动识别的图书借阅管理，杜绝了冒用、盗用、借用、伪造他人证件借阅现象的发生，解决了读者因遗失、忘记密码、忘记携带等带来的不便，保证了读者的隐私和合法权益。此项技术应用于图书馆，不仅能解除目前图书馆因传统的管理及服务存在的问题，而且能极大地提高图书馆的管理和服务水平及工作效率。
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